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Universidade Estadual de Feira de Santana
INFLUÊNCIA DO RESÍDUO CERÂMICO NAS PROPRIEDADES DE
ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO
Universidade Estadual de Feira de Santana
Departamento de Tecnologia
ALEX BORGES ROQUE
RESÍDUO CERÂMICO NAS PROPRIEDADES DE
ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO
Feira de Santana
2012
RESÍDUO CERÂMICO NAS PROPRIEDADES DE
ALEX BORGES ROQUE
INFLUÊNCIA DO RESÍDUO CERÂMICO NAS PROPRIEDADES DE
ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO
Projeto Final submetido ao curso de
Engenharia Civil da Universidade Estadual
de Feira de Santana como parte dos
requisitos necessários para a obtenção do
título de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientadora: Profª. Drª. Cintia Maria Ariani
Fontes
Co-Orientador: Prof. Dr. Paulo Roberto
Lopes Lima
Feira de Santana
2012
INFLUÊNCIA DO RESÍDUO CERÂMICO NAS PROPRIEDADES DE
ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO
ALEX BORGES ROQUE
PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA, COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE BACHAREL EM
ENGENHARIA CIVIL.
Feira de Santana, 20 de março de 2012.
Examinada por:
________________________________________________
Profª. Drª Cintia Maria Ariani Fontes (Orientadora)
(Universidade Estadual de Feira de Santana)
________________________________________________
Prof. Dr. Paulo Roberto Lopes Lima (Co-Orientador)
(Universidade Estadual de Feira de Santana)
________________________________________________
Prof. Washington Almeida Moura, DSc (Examinador)
(Universidade Estadual de Feira de Santana)
Feira de Santana
2012
AGRADECIMENTOS
A alegria e satisfação que sinto em concluir este trabalho são imensas. Foi uma jornada longa
e algumas vezes me senti perdido e fraco, nesses momentos o apoio, o carinho e a amizade
que recebi de inúmeras pessoas me deram grande suporte para que eu pudesse levantar, seguir
em frente e chegar até este momento.
Deste modo, embora seja bastante difícil expressar o quão importante é cada uma dessas
pessoas na minha vida, quero agradecer imensamente a todos que contribuíram para a
realização deste trabalho.
Agradeço a Deus, por me iluminar sempre e por me dar forças pra ir adiante nas diversas
vezes em que pensei estar esgotado. Muito obrigado Senhor!
Agradeço a minha mãe, Nilza, a quem também dedico este trabalho e toda a felicidade que
tenho e terei na minha vida. A saudade que sinto dela todos os dias me dilacera o coração.
Porém, sua alegria de viver, seu caráter e sua força me inspiram todos os dias a continuar
caminhando e trabalhando para tornar reais os planos que, juntos, tínhamos pro futuro. Eu te
amo mãe, muito obrigado.
Ao meu pai, Carlos José, pelo amor e dedicação, sem os quais eu não teria conseguido realizar
este trabalho, em especial pelas caronas de Santo Amaro para Feira de Santana, nossas
conversas durante o percurso me davam ânimo pra encarar a semana que viria de forma mais
leve. Agradeço de coração.
Agradeço imensamente às minhas irmãs, ou melhor, “hermanas”: Mone e Sandrinha que
sempre me apoiaram, torceram por mim e sempre me ajudam a levar a vida com mais alegria.
Quero agradecer por compreenderem minhas ausências, principalmente, nesta fase de
conclusão de curso. Nossas xícaras de café nos aguardam para colocarmos a conversa em dia!
Amo vocês.
Um agradecimento especial aos meus melhores amigos desde a infância: Lary’s, Dry e
Melqui. É muito bom saber e sentir que poderemos sempre contar uns com os outros, não
importando o tempo ou a distância geográfica. Obrigado pelo apoio, por torcerem por mim e
por fazerem parte de mais esta etapa da minha vida, dividir esta vitória com vocês é mais que
uma felicidade, é uma honra!
Muito obrigado a Marquinhos e Josy, pela paciência em dias de tensão, como os que
antecedem as provas. Também pelo grande apoio nos dias em que precisei de ânimo.
Quero fazer um agradecimento especial à minha orientadora, Profª Cintia Fontes, pelos
conhecimentos transmitidos, por confiar na minha capacidade e no meu trabalho, pelos
valiosíssimos conselhos e também pelos “puxões de orelha” que me proporcionaram um
grande amadurecimento, tanto científico quanto pessoal. A palavra “Orientadora” tem muito
mais significado depois deste trabalho.
Ao meu co-orientador, Prof. Paulo Roberto, que foi meu orientador de Iniciação Científica e o
qual tenho a felicidade de poder chamar também de amigo. Um muito obrigado pelas
contribuições valiosas neste trabalho, pelos conhecimentos compartilhados e pela confiança
depositada.
Aos grandes amigos que fiz na UEFS: Clélia, Michel, Josivan, Vivian, Rapha Lima, Ranniere,
Antonio (Juninho), Rafa Campos, Larissa (Lalah), Norma, Fran, Laís Falcão, Jackie, Géssica,
Rosane, entre outros grandes amigos que manterei no coração com imenso carinho por tantos
momentos que compartilhamos.
Aos funcionários do LaboTec da UEFS, Rosana, Suane, Nilson, Myrella, Uiliana, Nete, pela
valiosa ajuda que todos me deram, agradeço de coração a contribuição de cada um de vocês.
Por fim, agradeço a UEFS, pela oportunidade de crescimento e por ser a fonte onde busquei o
conhecimento que me possibilitou a realização do sonho de ser Engenheiro.
RESUMO
A argamassa de cimento Portland é um produto largamente utilizado na construção civil com
diversas finalidades. Ela é obtida através da mistura, em proporções adequadas, de
aglomerante, agregado miúdo e água. O principal aglomerante utilizado na produção de
argamassas é o cimento Portland. Este é obtido através da moagem do clínquer, que é o
resultado de uma mistura convenientemente dosada de calcário e argila, aquecida até
temperaturas de cerca de 1450°C. A produção de cimento consome quantidades significativas
dessas matérias-primas que são bens naturais não renováveis, além de lançar na atmosfera,
durante o processo de obtenção do clinquer, toneladas de gases intensificadores do efeito
estufa, tais como o CO2, CO, NO2, entre outros. Deste modo, tem-se buscado cada vez mais
alternativas para conciliar o desenvolvimento tecnológico e a preocupação com o meio
ambiente. Um modo eficiente para contribuir com a diminuição das emissões atmosféricas e o
consumo de energia, se tratando da produção de cimento Portland, é a incorporação de
resíduos sólidos para a produção de argamassas, o que contribui também com a redução do
impacto ambiental relacionado à destinação desses resíduos. No presente trabalho, foi
utilizado resíduo da indústria cerâmica como substituto parcial do cimento Portland em
argamassas nos teores de substituição de 10%, 20%, 30% e 40% em massa e avaliadas as
características das misturas no estado fresco. Foram realizados ensaios de densidade de
massa, teor de ar aprisionado, consistência e retenção de água para avaliar a influência do
resíduo cerâmico nessas propriedades. Os resultados obtidos indicaram que a utilização desses
resíduos proporcionou benefícios para o desempenho das argamassas.
Palavras Chaves: Resíduo cerâmico, propriedades no estado fresco, argamassa.
ABSTRACT
The mortar of Portland cement is a product widely used in civil construction with various
purposes. They are obtained through the mixture, in appropriate proportions of binders,
aggregate kid and water. The main binder used in the production of mortar and Portland
cement. This is obtained through the milling of the clinker, which is the result of a mixture
properly dosed of limestone and clay, heated to temperatures of approximately 1450 °C. The
cement production consumes significant quantities of these raw materials that are a non-
renewable natural resources, in addition to launch in the atmosphere during the process of
obtaining the clinker, tons of gases enhancers of the greenhouse effect, such as CO2, CO,
NO2, among others. In this way have been sought ever more alternatives to reconcile the
technological development and the concern with the environment. An efficient way to
contribute to the reduction of atmospheric emissions and the consumption of energy, about
production of Portland cement, it's the incorporation of solid waste for the production of
mortar, which also helps with reducing the environmental impact related to the disposition of
such waste. In this work, was used residue of the ceramics industry as a partial replacement of
Portland cement in mortars in the percentage of replacement of 10 %, 20 %, 30% and 40% by
mass, and evaluated the characteristics of the mixtures in the fresh state. Tests were carried
out mass density, content of trapped air, consistency and water retention to evaluate the
influence of the residue in these ceramic properties. The results indicated that the use of such
waste brought benefits to the performance of mortars.
Key Words: ceramic residue, properties in the fresh state, mortar
LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1: Curva granulométrica do cimento .......................................................................... 28
Figura 3.2: Etapas de moagem do resíduo cerâmico ................................................................ 31
Figura 3.3 - Corpos moedores .................................................................................................. 32
Figura 3.4 - Granulômetro a laser ............................................................................................. 33
Figura 3.5 - Análise granulométrica do resíduo cerâmico moído ............................................ 34
Figura 3.6 - Índice de Atividade Pozolânica ............................................................................ 36
Figura 3.7- Recipiente cilíndrico para determinação da densidade de massa .......................... 38
Figura 3.8 – Medidor de ar ....................................................................................................... 39
Figura 3.9 – Mesa de consistência padrão ................................................................................ 40
Figura 3.10- Aparelhagem para ensaio de retenção de água .................................................... 40
Figura 4.1 - Densidade de massa .............................................................................................. 41
Figura 4.2 - Relação entre a densidade de massa das argamassas contendo RC e a de
referência .................................................................................................................................. 41
Figura 4.3 - Valores do teor de ar aprisionado, calculados pela NBR 13278 e os medidos pelo
ensaio pressométrico................................................................................................................. 42
Figura 4.4- Índice de Consistência (flow table) ....................................................................... 43
Figura 4.5 - Relação entre o IC das argamassas contendo RC e o de referência .................... 44
Figura 4.6- Retenção de Água .................................................................................................. 45
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Classificação das argamassas ............................................................................... 14
Tabela 3.1 - Caracterização do cimento. .................................................................................. 29
Tabela 3.2 - Caracterização da Areia........................................................................................ 30
Tabela 3.3: Traço e consumo de materiais em kg/m3 ............................................................... 37
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................ 11
1.1 Objetivos ....................................................................................................................... 12
1.1.1 Objetivo Geral .............................................................................................................. 12
1.2 Objetivos Específicos ................................................................................................... 12
1.3 Estrutura da monografia ............................................................................................... 13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................. 14
2.1 Argamassa ..................................................................................................................... 14
2.1.1 Influência dos Materiais Constituintes nas Propriedades das Argamassas .................. 15
2.1.2 Comportamento do resíduo cerâmico em argamassas. ................................................. 23
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL ............................................................ 28
3.1 Materiais ....................................................................................................................... 28
3.1.1 Cimento Portland .......................................................................................................... 28
3.1.2 Agregado miúdo ........................................................................................................... 29
3.1.3 Resíduo Cerâmico (RC) ................................................................................................ 30
3.2 Produção das Argamassas ............................................................................................. 36
3.3 Propriedades no estado fresco ...................................................................................... 37
3.3.1 Densidade de Massa e Teor de Ar Aprisionado (teórico) ............................................. 37
3.3.2 Teor de Ar Aprisionado ................................................................................................ 39
3.3.3 Consistência .................................................................................................................. 39
3.3.4 Retenção de Água ......................................................................................................... 40
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ......................... 41
4.1 Densidade de Massa ..................................................................................................... 41
4.2 Teor de Ar Aprisionado ................................................................................................ 42
4.3 Índice de Consistência .................................................................................................. 43
4.4 Capacidade de Retenção de Água ................................................................................. 44
5 CONCLUSÕES......................................................................................... 47
6 REFERÊNCIAS ........................................................................................ 48
11
1 INTRODUÇÃO
Na construção civil, a argamassa é um dos produtos mais utilizados, desempenhando diversas
funções como: contribuição para a estanqueidade à água, conforto térmico e acústico do
ambiente, para segurança ao fogo e contribuir com a estética das construções. Porém, um
desafio enfrentado atualmente por este setor, no que diz respeito à produção de argamassas e
concretos, é a relação entre o desenvolvimento tecnológico e a preservação ambiental,
principalmente, no que diz respeito ao cimento Portland seu principal constituinte. Dados
apresentados por Mehta & Monteiro (2008) mostram que a produção de uma tonelada de
cimento necessita de, aproximadamente, 1,7 toneladas de matéria-prima, que é composta,
basicamente, de argila e calcário. Em relação ao dióxido de carbono (CO2), segundo Cordeiro
(2006), o fator de emissão total para a indústria de cimento Portland brasileira, em 2004, foi
de 0,68 ( 680kg de CO2 por tonelada de cimento produzido ). Vale ressaltar que além do CO2,
a produção de cimento lança na atmosfera outros gases intensificadores do efeito estufa, tais
como: CO, CH4, NOx, NO2 e SO2 em proporções menores (MEHTA & MONTEIRO, 2008).
Dentro desse contexto, a incorporação de resíduos sólidos na produção de matrizes
cimentícias surge como uma opção, pois pode reduzir tanto a emissão de CO2, quanto o
consumo de energia, além de contribuir para a redução do impacto ambiental associado à
destinação dos mesmos (Gonçalves, Toledo Filho & Fairbairn, 2006). Sua utilização em
matrizes cimentícias pode ter uma aplicação prática para atender à demanda, por exemplo, por
revestimentos com menor custo para a população. Para Cordeiro (2006), o uso de resíduos
industriais na confecção de argamassas pode promover a redução de custos, ajudar a
solucionar o problema relacionado à sua destinação e contribuir para a melhoria das condições
das habitações.
De acordo com Gonçalves, Toledo Filho & Fairbairn (2006), no Brasil há uma
indisponibilidade de grandes volumes de materiais com propriedades pozolânicas como a
sílica ativa, cinza volante e a escória de alto forno. Sendo assim, essas adições minerais
apresentam limitações de uso e, portanto, não são suficientes para satisfazer à demanda. Com
isso novos insumos vêm sendo estudados. A argila calcinada é um exemplo, podendo ser
utilizada como um material alternativo com propriedades pozolânicas. Uma possibilidade de
12
obtenção desse material é a partir de resíduos de industriais que utilizam argila como matéria-
prima, como ocorre na indústria cerâmica (GONÇALVES, 2007).
A indústria de cerâmica vermelha brasileira produz cerca de 65 milhões de toneladas por ano,
gerando um volume de resíduo que varia de 10 a 19,5 milhões de toneladas (ABCERAM,
2003). Segundo Gonçalves, Toledo Filho & Fairbairn (2006), devido ao volume que é gerado
e aos benefícios técnicos e ambientais que a sua utilização pode promover, esse resíduo
representa uma atrativa alternativa para a utilização como substituto parcial do cimento
Portland na produção de argamassas e concretos.
Junior & Rondon (2009) avaliaram a reatividade do pó cerâmico com o cimento Portland e
com a cal. Gonçalves (2005) avaliou o comportamento de argamassas contendo resíduo
cerâmico em substituição parcial ao cimento Portland. O mesmo estudo foi realizado por
Costa, Martins & Baldo (2007) e Alcântara & Nóbrega (2011), porém em substituição ao
agregado miúdo. Mendes & Borja (2007), investigaram a influência do RC em substituição a
cal em argamassas de revestimento. Como pode ser observado, há várias pesquisas sendo
realizadas para investigar a viabilidade da incorporação de resíduo da indústria cerâmica para
a produção de argamassas, com ênfase nas propriedades no estado endurecido.
O presente trabalho pretende utilizar o resíduo da indústria cerâmica como substituto parcial
do cimento Portland na produção de argamassas com agregado miúdo natural visando avaliar
sua influência nas propriedades do estado fresco.
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo Geral
Avaliar a influência do resíduo cerâmico (RC) como substituto parcial do cimento Portland
nas propriedades das argamassas.
1.2 Objetivos Específicos
� Moagem do resíduo cerâmico (RC);
13
� Caracterização do resíduo cerâmico;
� Investigar o comportamento das argamassas com RC no estado fresco (teor de ar
incorporado, densidade de massa, retenção de água e índice de consistência).
1.3 Estrutura da monografia
A presente monografia é composta por 6 capítulos organizados do seguinte modo:
CAPÍTULO 1 – Introdução: neste capítulo é feita uma abordagem geral sobre a importância
da reutilização de resíduos sólidos na construção civil e apresenta o resíduo da indústria
cerâmica como um material para reaproveitamento na produção de matrizes cimentícias. Em
seguida são expostos os objetivos do trabalho.
CAPÍTULO 2 – Revisão Bibliográfica: neste capítulo é feito um estudo técnico sobre as
argamassas, suas propriedades no estado fresco, influência dos materiais constituintes, bem
como do resíduo cerâmico nessas propriedades e são apresentados estudos feitos sobre o
assunto.
CAPÍTULO 3 – Materiais e Métodos: este capítulo mostra os materiais utilizados no trabalho,
a caracterização dos mesmos, bem como a descrição dos ensaios realizados para avaliação do
comportamento das argamassas.
CAPÍTULO 4 – Apresentação e Análise dos Resultados: neste capitulo os dados obtidos nos
ensaios realizados são apresentados e discutidos
CAPÍTULO 5 – Conclusões: neste capítulo são apresentadas as conclusões e considerações
finais do trabalho.
CAPÍTULO 6 – Referências: materiais teóricos utilizados para embasamento do trabalho.
14
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Argamassa
A NBR 13281 (ABNT, 2001) define argamassa como “uma mistura homogênea de
agregado(s) miúdo(s), aglomerante(s) inorgânico(s) e água, contendo ou não aditivos ou
adições, com propriedades de aderência e endurecimento”. Segundo Carasek (2007), as
argamassas podem ser classificadas com relação a vários critérios (ver tabela 3.1).
Tabela 2.1 - Classificação das argamassas Critério de Classificação Tipo
Quanto à natureza do aglomerante Argamassa aérea Argamassa hidraulica
Quanto ao tipo de aglomerante
Argamassa de cal Argamassa de cimento Argamassa de cimento e cal Argamassa de gesso Argamassa de cal e gesso
Quanto ao número de aglomerantes Argamassa simples Argamassa mista
Quanto à consistência da argamassa Argamassa seca Argamassa plástica Argamassa Fluida
Quanto à densidade de massa da argamassa Argamassa leve Argamassa normal Argamassa pesada
Fonte: (CARASEK, 2007)
Essas argamassas, denominadas de convencionais, são essencialmente compostas por
cimento, agregado miúdo e água. Utiliza-se também, em alguns traços, a adição de cal para
atuação como aglomerante, junto ao cimento. De forma geral, são largamente utilizadas na
construção civil para assentamento de alvenarias, assentamento e rejuntamento de
revestimentos de cerâmica e pedra, execução de contrapisos, execução de chapisco em
alvenarias, execução de revestimentos como emboço, reboco e massa única para uma
aplicação posterior de pintura, entre outras diversas funções.
As argamassas possuem diversas propriedades importantes, tanto no estado fresco quanto no
estado endurecido. De acordo com a função que irão desempenhar, algumas propriedades das
argamassas podem ser mais relevantes que outras. Tais propriedades estão intimamente
15
relacionadas às características dos materiais constituintes, à proporção entre eles e ao processo
de mistura empregado.
2.1.1 Influência dos Materiais Constituintes nas Propriedades das Argamassas
Cimento Portland
O cimento Portland é o principal responsável pela resistência mecânica das argamassas. De
acordo com Maciel, Barros & Sabbatini (1998), os cimentos de endurecimento mais lento, por
exemplo, os pozolânicos, podem contribuir para o aumento da capacidade de deformação das
argamassas. Segundo Neville (1997), o tipo e a composição do cimento podem influenciar na
retração. Cimentos de rápida hidratação (ou seja, cimentos com elevado teor de C3A ou alta
resistência inicial) causam menor retração plástica, já que criam um esqueleto de cimento
hidratado mais precoce, dificultando a exsudação.
Em relação ao consumo de cimento, o seu aumento provoca uma maior retração térmica e por
secagem, podendo ocorrer o surgimento de fissuras com a conseqüente redução da
durabilidade. Por outro lado, baixos consumos podem reduzir a resistência à abrasão dos
revestimentos, tornando-os desagregáveis.
A finura é uma das características do cimento que tem importância com relação às
argamassas. Segundo Sabbatini (1986), o aumento da finura do cimento contribui para o
aumento da trabalhabilidade, devido ao maior volume de pasta que envolve a superfície do
agregado, em que as partículas mais finas atuam com lubrificantes sólidos entre os grãos do
agregado. De acordo com Mehta & Monteiro (2008) a finura do cimento exerce influência
direta na sua reatividade com a água. Normalmente, quanto mais fino o cimento, maior será a
velocidade de reação. Isto acontece segundo Neville (1997), porque a hidratação se inicia na
superfície das partículas, sendo então a área total da superfície de contato do cimento que
representa o material disponível para hidratação. Assim, uma maior finura representa uma
maior superfície específica, culminando numa maior velocidade de hidratação. Entretanto,
Mehta & Monteiro (2008) ressaltam que são estabelecidos limites para a finura do cimento
devido ao custo mais elevado de uma moagem para obtenção de cimentos muito mais finos e
devido ao calor emitido na reação de hidratação.
16
Outra característica que deve ser considerada é o tempo de pega do cimento, pois ela limita o
tempo de transporte e aplicação da argamassa. Mehta & Monteiro (2008) define o termo
“pega” como a solidificação da pasta de cimento. O início desta solidificação é denominado
como início de pega e é o ponto no qual a pasta se torna não trabalhável. O tempo que leva
para ocorrer a solidificação completa é o tempo de fim de pega.
Os aglomerantes, a princípio, contribuem de forma significativa para a retenção de água,
devido à tensão superficial da pasta e maior superfície específica quando comparados à areia
(NÓBREGA, 2007).
Agregado
Os principais objetivos da incorporação de areia na argamassa são: promover estabilidade
dimensional (minimizando os efeitos da retração) e reduzir o custo, já que é um material mais
barato do que o cimento.
No Brasil, a NBR 7211 (ABNT, 1983) é a norma especificadora para areia, que mesmo tendo
sido elaborada em função das propriedades do concreto é aplicada também como parâmetro
para argamassas.
Segundo Mattos (2001), dentre as características físicas da areia que interferem nas
propriedades das argamassas, pode-se citar a distribuição granulométrica, a forma e a textura
dos grãos.
A distribuição granulométrica é uma característica muito importante para agregados. Com a
utilização de um agregado de granulometria contínua, ocorre um aumento da trabalhabilidade
devido ao maior grau de empacotamento da mistura, em que os grãos de diâmetro menor
preenchem os espaços entre os grãos de diâmetro superior, propiciando melhor deslizamento
entre os grãos (MATTOS, 2001).
O módulo de finura é uma propriedade dos agregados que exerce influência na resistência de
aderência de argamassas. Quanto menor o módulo de finura, maior é a superfície específica
do agregado e maiores as forças de contato, aumentando, dessa forma, a resistência de
aderência da argamassa (Cincotto, Silva & Carasek, 1995). Entretanto, o excesso de areia fina
17
pode diminuir a resistência à abrasão do revestimento, devido à insuficiência de pasta
aglomerante para envolver os agregados. O aumento no teor de finos da areia provoca um
aumento da absorção de água total das argamassas.
Com relação à forma e textura dos grãos, Carasek (1996) apud Mattos (2001), afirma que
areias com grãos mais angulosos, desde que mantida a relação água/aglomerante, aumenta a
resistência de aderência ao cisalhamento em conseqüência do aumento do coeficiente de atrito
da interface argamassa/substrato e reduz muito a trabalhabilidade da argamassa. Por outro
lado, os grãos arredondados favorecem seu rolamento ao serem envolvidos pela pasta,
aumentando a trabalhabilidade da argamassa (CINCOTTO, SILVA & CARASEK, 1995).
De acordo com Mehta & Monteiro (2008) a textura superficial de um agregado é definida
pelo grau com que a superfície do mesmo é lisa ou áspera. A textura depende de fatores como
o tamanho do grão, dureza e da porosidade da rocha matriz. Segundo Neville (1997), a textura
superficial do agregado tem influência sobre a aderência à pasta de cimento e também sobre a
demanda de água da mistura.
Água
As principais funções da água nas argamassas são: combinar quimicamente com o
aglomerante, promovendo o endurecimento e aumento da resistência mecânica e dar
trabalhabilidade para a mistura.
Para obtenção de plasticidade e consistência adequadas é necessária uma quantidade ótima de
água, que é definida em função da natureza e da proporção dos materiais, resultando em
argamassas homogêneas e coesas (Mattos, 2001). Apesar da utilização de uma quantidade
maior de água conferir uma maior plasticidade para a argamassa, seu excesso ocasiona uma
maior exsudação e segregação dos materiais, além de aumentar a porosidade devido aos
vazios deixados pela perda da água. Com o aumento da porosidade ocorre uma diminuição da
resistência mecânica e um aumento da permeabilidade devido ao aumento do volume de
vazios na argamassa comprometendo sua durabilidade.
A água é um material de grande importância nas argamassas, por este motivo deve-se ter
cuidado com relação a sua quantidade a ser adicionada à mistura. A água adicionada deve ser
18
suficiente para as reações de hidratação do aglomerante e para conferir trabalhabilidade à
argamassa. Porém deve-se evitar seu excesso, pois o mesmo provoca uma redução no
desempenho e na durabilidade da argamassa.
Aditivos Minerais
A NBR 13529 (ABNT, 1995) define adição mineral como um material de origem mineral
adicionado a argamassa com a finalidade de alterar suas características. Cordeiro (2006) adota
o termo “Aditivos Minerais” e o define como materiais utilizados em conjunto com o cimento
Portland visando proporcionar um desempenho tecnológico diferenciado a esses produtos
cimentícios. Segundo Fontes (2008), aditivos minerais são materiais que, depois de passar por
um processo físico e/ou térmico, apresentam características físicas e mineralógicas adequadas
para utilização na produção de novos materiais cimentícios. Os aditivos minerais mais
comumente utilizados são as pozolanas e os fíleres. Os materiais pozolânicos podem ser de
origem natural (vidros e tufos vulcânicos, argilas e terras diatomáceas) ou artificial (cinza
volante, sílica ativa e cinza da casca do arroz), dentre os fíleres tem-se o pó de pedra, fíler
calcário e material carbonático.
De acordo com Neville (1997), fíleres são materiais inertes, finamente moídos que
proporcionam, por causa das suas características físicas, efeitos benéficos nas propriedades
das argamassas e concretos, tais como trabalhabilidade, permeabilidade, densidade e
porosidade. Segundo Fontes (2008), os fíleres exercem influência nas propriedades dos
concretos e argamassas, tanto no estado fresco como no estado endurecido. No estado fresco,
ocorre melhora na trabalhabilidade, diminuição da segregação e de exsudação da água e
beneficia a fluidez do material. No estado endurecido, sua influência se dá na durabilidade,
em que o fíler, devido à sua elevada finura, provoca uma redução no tamanho e volume de
poros maiores e a conectividade entre eles, o que se reflete numa maior dificuldade de entrada
de agentes agressivos no interior da matriz cimentícia.
Segundo a NBR 12653 (ABNT, 1992), pozolana é definida como sendo “um material silicoso
ou sílico-aluminoso que, por si só, possui pouca ou nenhuma atividade cimentícia, mas que
quando finamente dividido e na presença de água, reage quimicamente com o hidróxido de
cálcio, em temperaturas próximas a do ambiente, formando assim, compostos de poder
aglomerante”. Para Neville (1997), é fundamental que a pozolana esteja finamente
19
subdividida, pois somente assim a sílica pode reagir com o hidróxido de cálcio (CH) (liberado
pela hidratação do cimento Portland), na presença de água, para formar silicatos estáveis com
propriedades cimentícias. Esta sílica deve estar no estado amorfo, isto é, vítreo, pois quando
cristalina sua reatividade é muito baixa. Segundo Fontes (2008), a eliminação ou redução do
CH traz contribuições significativas ao material, principalmente no tocante à sua durabilidade.
As pozolanas e fíleres, quando utilizados em matrizes cimentícias como adição mineral ou
como substituto parcial do cimento Portland, apresentam mecanismos de ação física e/ou
química durante a hidratação do material (FONTES, 2008). Para Cordeiro (2006), mudanças
nas propriedades de produtos cimentícios podem ser atribuídas a efeitos físicos e/ou químicos
da utilização de aditivos minerais.
Os efeitos físicos podem ser definidos como: diluição (do cimento Portland), nucleação e
efeito fíler. A diluição é a substituição de parte do cimento Portland pelo aditivo mineral, o
que pode trazer efeitos negativos, pois segundo Cordeiro (2006), tal substituição gera um
efeito equivalente ao aumento da relação água-cimento, sendo que, quanto maior o teor de
substituição, menor a quantidade de cimento, o que implica em menos produtos hidratados.
Cordeiro (2006) explica, ainda, que a nucleação pode ser entendida como o aumento da
superfície efetiva de contato do cimento causado pelo alojamento do aditivo mineral muito
fino nos interstícios dos cristais do clinquer, acelerando as reações de hidratação dos
compostos.
O efeito químico dos aditivos minerais é a atividade pozolânica, a qual é definida pela reação
do aditivo mineral com o hidróxido de cálcio formado na hidratação dos silicatos (C2S e C3S)
do cimento Portland para produzir novos produtos hidratados. De acordo com Santos (1997),
a reação pozolânica se processa de forma lenta e, como conseqüência, tem-se que a taxa de
liberação de calor e o desenvolvimento da resistência mecânica serão igualmente lentos.
Resíduo Cerâmico (Argila Calcinada)
A argila é um produto natural, terroso, de granulação muito fina, que em meio úmido
desenvolve plasticidade e endurece depois de seco, ganhando elevada resistência quando
cozido. Constituída quimicamente por partículas cristalinas de argilominerais (caulinita,
holoisita, montmorilonita, ilita, dentre outros), podendo ser classificados em amorfos e
20
cristalinos, (SANTOS, 1975). Porém, pode conter outros minerais em sua composição, como
quartzo, feldspato e mica. Seus principais são os silicatos hidratados, alumina, ferro e
magnésio.
De acordo com a NBR 12653 (ABNT, 1992), argilas calcinadas são materiais provenientes de
calcinação de certas argilas submetidas a temperaturas, em geral, entre 500 e 900 ºC, de modo
a garantir a sua reatividade com hidróxido de cálcio. Para Mehta & Monteiro (2008), as
argilas não mostrarão reatividade apreciável, a menos que a estrutura cristalina dos
argilominerais presentes seja destruída por tratamento térmico.
Com isso pode-se dizer que a temperatura de calcinação das argilas afeta diretamente nas
características do produto resultante, ou seja, a argila se torna mais reativa quando conduz à
perda da hidroxila, resultando em colapso e desarranjo da estrutura da argila (GONÇALVES,
2005), o que ocorre, normalmente na faixa dos 500ºC, para argilas cauliníticas, segundo
Cordeiro (2001).
Na indústria cerâmica normalmente utiliza-se argilas ilíticas para a produção de telhas e
tijolos. Essa matéria-prima passa por processo de queima e sinterização podendo chegar a
uma temperatura de aproximadamente 950ºC (GONÇALVES, 2005). Tal fato torna o resíduo
cerâmico (RC) um material atrativo por dois motivos: (1) possibilidade de ser reativo, em
função da temperatura de queima; (2) são gerados grandes volumes de RC. A indústria de
cerâmica vermelha brasileira produz cerca de 65 milhões de toneladas por ano, gerando um
volume de resíduo que varia de 10 a 19,5 milhões de toneladas (ABCERAM, 2003).
Farias Filho, Rolim & Toledo Filho (2000) avaliaram o uso de resíduos da produção de tijolos
cerâmicos queimados finamente moídos para substituição parcial em massa, de cimento
Portland, com teores variando de 20% a 50%. Os estudos mostraram que o resíduo cerâmico
apresentou índice de atividade pozolânica satisfatório para uso como aditivo mineral.
Segundo os autores, a utilização do resíduo levou a uma redução do teor de hidróxido de
cálcio (CH) resultante da hidratação do cimento devido à reação pozolânica que consome o
CH livre para formação de mais produtos hidratados. Os resultados mostraram ainda, um
acréscimo na resistência a compressão axial para todos os teores de substituição.
21
Carneiro, Moura & Leite (2009) produziram argamassas contendo teores de 10% e 20% de
substituição de cimento Portland, em massa, por resíduo cerâmico moído. O estudo mostrou
que ocorreu uma redução no índice de consistência das argamassas com o aumento do teor de
substituição. Os autores atribuíram tal comportamento à finura do resíduo cerâmico (maior
superfície específica) e consequentemente, maior demanda de água para envolver a superfície
do material. Com relação à resistência à compressão axial, a mistura contendo 10% de RC
obteve um acréscimo de 19% e a mistura com 20% de RC obteve um decréscimo de 5% com
relação à mistura de referência. Segundo os autores, este comportamento pode ser explicado
pela ação pozolânica do RC em conjunto com o efeito físico (efeito filer), porém para teores
maiores que 10% o efeito fíler foi preponderante em relação ao efeito químico, não
conseguindo compensar a redução do cimento.
Processo de Moagem
Para que o resíduo da indústria cerâmica possa ser utilizado como aditivo mineral torna-se
necessário que o mesmo passe por um processo de redução do tamanho dos grãos, pois como
descrito anteriormente, o material pozolânico e/ou fíler deve estar finamente subdividido para
que possa agir fisicamente e/ou quimicamente nas matrizes cimentícias.
A cominuição consiste na fragmentação de uma estrutura sólida quando submetida a esforços
mecânicos, aplicados por elementos que provocam a deformação das partículas. Essa
fragmentação pode envolver uma série de operações distintas em função do tamanho do
material a ser cominuído. As operações consistem da lavra, no caso de minérios ou rochas,
britagem e/ou moagem (CORDEIRO, 2006).
O Processo de moagem resulta em uma diminuição do tamanho das partículas de um material
sólido. Com isso, pode-se aumentar a superfície específica do material, resultando em uma
maior velocidade de reação. Segundo Cordeiro (2006), a moagem representa o último estágio
dos processos de cominuição e é aplicada quando se objetiva produtos com tamanhos de
partículas muito reduzidos. A redução de tamanho na moagem ocorre pela combinação dos
efeitos de compressão, impacto e abrasão realizada em vasos cilíndricos (moinhos),
compostos com corpos moedores. Tanto a carcaça dos moinhos quanto os corpos moedores
são responsáveis pela ação de cominuição das partículas.
22
Ainda segundo o autor, a moabilidade ou resistência à moagem de um material está
relacionada com a dureza ou resistência ao impacto de sua estrutura cristalina e, também, do
número, tamanho e orientação das falhas microestruturais. Desse modo, pode-se perceber o
quão difícil é a moagem de materiais a tamanhos muitos reduzidos de forma rápida e
econômica. Geralmente, a dificuldade advém dos seguintes fatores:
� Maior resistência das partículas menores em função da baixa probabilidade de conterem
falhas;
� Menor probabilidade de choques entre as partículas extremamente finas e os corpos
moedores;
� Amortecimento dos impactos dos corpos moedores pelas partículas ultrafinas;
� Tendência das partículas reduzidas de deformarem-se plasticamente;
� Possibilidade de reintegração das partículas extremamente pequenas submetidas a um
elevado esforço, em função da alta energia livre das superfícies recém formadas pela
cominuição.
Há diversos tipos de moinhos dentre os quais podem ser citados: moinho rotativo, moinho de
bolas, barras, cilindros curtos (cylpels), troncos de cone e seixos de rocha. A escolha do
moinho vai depender da granulometria desejada (CORDEIRO, 2006)
Segundo Ribeiro & Abrantes (2001), de um modo geral, o rendimento da moagem é
influenciado pelas características da própria matéria-prima, nomeadamente:
� Dimensão e forma inicial das partículas;
� Dureza do material (resistência à compressão, ao choque e à abrasão);
� Estrutura homogênea ou heterogênea;
� Umidade ou higroscopicidade;
� Sensibilidade à variação de temperatura;
� Tendência à aglomeração.
23
De acordo com Mehta & Monteiro (2008), os mecanismos pelos quais os aditivos minerais
influenciam as propriedades de concretos, argamassas e pastas são mais dependentes do
tamanho, forma e textura das partículas do que de sua composição química.
2.1.2 Comportamento do resíduo cerâmico em argamassas.
De acordo com Fontes (2008), há um consenso geral entre autores, que a utilização de
aditivos minerais traz melhorias nas propriedades das matrizes cimentícias tanto no estado
fresco quanto no estado endurecido. Segundo Mehta & Monteiro (2008) dentre essas
melhorias, pode-se citar o aumento da coesão e melhora da trabalhabilidade, aumento da
resistência mecânica, menor fissurações de origem térmica devido ao fato da liberação de
calor ocorrer de forma mais lenta, entre outras vantagens.
Trabalhabilidade
Trabalhabilidade é a propriedade das argamassas no estado fresco que determina a facilidade
com que elas podem ser misturadas, transportadas, aplicadas, consolidadas e acabadas, em
uma condição homogênea (Carasek, 2007). A trabalhabilidade representa a facilidade de
manuseio.
De acordo com Sabbatini (1986), uma argamassa é considerada trabalhável, de um modo
geral, quando ela pode ser facilmente distribuída ao ser assentada, não fica aderida à
ferramenta quando está sendo aplicada, não segrega quando está sendo transportada, não
endurece em contato com superfícies absortivas e permanece plástica por tempo suficiente
para que seja concluída sua aplicação.
Por estar relacionada à influência de diversas variáveis, como relação água/aglomerante,
relação aglomerante/agregado miúdo, forma dos grãos, distribuição granulométrica do
agregado, teor de ar incorporado, natureza e qualidade dos aglomerantes, a trabalhabilidade é
difícil de quantificar. Assim sendo, geralmente a trabalhabilidade é caracterizada através da
consistência e da plasticidade, incorrendo muitas vezes no equívoco de adotar os termos
trabalhabilidade, plasticidade e consistência como sinônimos (Mattos, 2001). A consistência é
a capacidade da argamassa de resistir a deformações e pode ser determinada segundo o
método especificado na NBR 13276 (ABNT, 2005) através da mesa de consistência padrão. A
24
plasticidade é a capacidade que a argamassa tem, no estado fresco, de manter-se deformada
após a redução das tensões de deformação.
Segundo Fontes (2008) a utilização de aditivos minerais às matrizes cimentícias provoca uma
redução do tamanho e volume de vazios, resultando numa melhora da trabalhabilidade.
Contudo, de acordo com a autora, a maioria dos aditivos minerais empregados requer uma
maior quantidade de água para manter a mesma consistência da mistura de referência, com
exceção da cinza volante e escória, que possuem a capacidade de reduzir o teor de água na
mistura para uma determinada consistência (Mehta & Monteiro, 2008). De acordo com
Neville (1997) esta influência, para ambos os aditivos, está associada à forma das partículas,
bem como à sua finura.
Índice de Consistência
Segundo Gomes (2008), a consistência é resultante das ações de forças internas, como coesão
e ângulo de atrito interno e viscosidade, que condicionam a mudança de forma da mistura.
Cincotto, Silva e Carasek (1995) definem consistência como a capacidade da argamassa no
estado fresco de resistir à deformação.
De acordo com a consistência, as argamassas são classificadas, por diversos autores, como
secas, plásticas e fluidas e é diretamente determinada pelo ensaio de determinação do índice
de consistência, normatizado pela NBR 13276 (ABNT, 2005). Segundo Silva (2006), a
consistência é influenciada pelo teor de água, relação água/aglomerante, relação
aglomerante/areia, granulometria da areia, natureza e qualidade do aglomerante.
Mendes & Borja (2007) avaliaram o índice de consistência de argamassas mistas contendo
resíduo cerâmico em substituição a cal, em massa, nos teores de 5%, 10%, 15% e 20%. Os
resultados indicaram um aumento gradativo do índice de consistência com o aumento do teor
de resíduo cerâmico, sendo que a argamassa com 20% de substituição obteve um aumento
mais representativo que as demais, resultante da redução da cal na argamassa.
Alcântara & Nóbrega (2011), utilizando resíduo cerâmico como substituto parcial do
agregado miúdo, em massa, nos teores de 10%, 15%, 20% e 30%, observaram que houve um
aumento do índice de consistência para a argamassa com 10% de substituição em relação à
25
argamassa de referência. Para as demais misturas ocorreu redução desse índice, sendo que
para os teores de 20% e 30% o índice de consistência foi menor do que o da argamassa de
referência.
Densidade de massa e teor de ar incorporado
A densidade de massa diz respeito à relação entre a massa da argamassa e o seu volume,
podendo ser absoluta ou relativa. Na determinação da densidade de massa absoluta, não são
considerados os vazios existentes no volume de argamassa. Já na relativa, também chamada
massa unitária, consideram-se os vazios (MACIEL, BARROS & SABBATINI, 1998).
De acordo com Maciel, Barros & Sabbatini (1998), o teor de ar é a quantidade de ar existente
em um determinado volume de argamassa. Conforme o teor de ar incorporado cresce, a
densidade de massa da argamassa diminui em função do aumento do volume de vazios.
Entretanto, este comportamento pode não ocorrer em todos os casos. Por exemplo, quando
ocorre a substituição de um material por outro com massa específica menor, pode ocorrer uma
melhora da compacidade da mistura (a depender da granulometria do material substituto),
reduzindo o teor de ar incorporado e também ocorrer redução da densidade de massa da
mistura devido à menor massa específica do material substituto em relação ao material
substituído.
O teor de ar da argamassa pode ser aumentado com a utilização de aditivos incorporadores de
ar, porém o uso desses aditivos deve ser cauteloso e bem analisado, pois pode influenciar
negativamente nas demais propriedades da argamassa. Um aumento no teor de ar incorporado
pode causar uma diminuição da resistência mecânica devido ao aumento do número de vazios
e conseqüente concentração de tensões. (MACIEL, BARROS & SABBATINI, 1998)
Mendes & Borja (2007), utilizando resíduo cerâmico como substituto da cal em argamassas
de revestimento nos teores de 5%, 10%, 15% e 20% em massa, constataram a redução na
densidade de massa da argamassa com o aumento do teor de incorporação de resíduo
cerâmico, chegando a uma redução de 8,95% desse parâmetro para a argamassa com 20% de
resíduo em comparação à argamassa de referência.
26
Silva & Campiteli (2006) avaliaram a influência do teor de finos nas argamassas de cimento e
areia e também nas argamassas de cimento, cal e areia. Os teores de finos utilizados na
produção das misturas, em volume, foram de 0,20%, 10,18%, 20,16%, 30,14% e 40,12%, Os
resultados obtidos mostraram que o aumento do teor de finos provocou uma redução do teor
de ar aprisionado das argamassas de cimento e areia.
Retenção de água
Sabe-se que a quantidade necessária de água para produzir as reações de endurecimento é
menor do que a quantidade utilizada para conferir trabalhabilidade à argamassa de
revestimento. Sendo assim, parte do excesso da água pode ser perdida superficialmente, por
evaporação, ou na base de aplicação, devido ao gradiente hidráulico proveniente da diferença
de sucção, produzindo porosidade na massa (GOMES, 2008).
De acordo com Cincotto, Silva e Carasek (1995), a retenção de água é a capacidade da
argamassa, no estado fresco, de manter sua trabalhabilidade quando sujeita a solicitações que
causem perda de água, seja por evaporação, sucção do substrato ou pela hidratação do
cimento e carbonatação da cal.
Segundo Sabbatini (1986), a capacidade de retenção de água está intimamente relacionada
com a tensão superficial da pasta aglomerante. Uma argamassa tende naturalmente a
conservar a água necessária para molhar a superfície dos grãos de areia e do aglomerante,
porém a água em excesso é facilmente cedida por efeito da sucção da base assentada e por
evaporação.
A argamassa que não possuir capacidade adequada de retenção de água, além de ter afetado o
seu manuseio, prejudicará a qualidade do revestimento, na medida em que as reações de
hidratação do cimento e carbonatação da cal ficarem comprometidas (GOMES, 2008).
Alcântara & Nóbrega (2011) utilizaram resíduo da indústria cerâmica de Caruaru-PE como
substituto parcial de agregado miúdo em argamassas nos teores, em massa, de 10%, 15%,
20% e 30%. Foi verificado um aumento na capacidade de retenção de água das argamassas
com o aumento do teor de substituição do agregado miúdo natural por agregado miúdo de
27
resíduo cerâmico. A argamassa com 30% de substituição apresentou capacidade de retenção
de água de 93%, enquanto que a argamassa de referência apresentou 88%.
28
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL
O programa experimental foi desenvolvido visando à avaliação das propriedades no estado
fresco de argamassas contendo teores de substituição de cimento Portland por resíduo
cerâmico de 10% a 40%, em massa. Para tal, foram realizados ensaios de retenção de água da
argamassa, densidade de massa, teor de ar aprisionado e índice de consistência.
Os materiais utilizados para a produção das argamassas foram: cimento, areia, resíduo
cerâmico (argila calcinada) e água.
3.1 Materiais
3.1.1 Cimento Portland
O cimento utilizado na pesquisa foi o CPV-ARI, por ser um cimento sem adições,
possibilitando uma melhor análise da influência do RC. O ensaio de composição
granulométrica do cimento foi realizado através do método da granulometria a laser com o
granulômetro MasterSizer 2000, no Laboratório de Estruturas (LabEst) da COPPE/UFRJ. O
resultado do ensaio de composição granulométrica do cimento CPV ARI está apresentado na
Figura 3.1.
Figura 3.1: Curva granulométrica do cimento
Fonte: Sousa (2011)
29
O cimento apresentou diâmetros de 2,88µm, 13,18µm e 36,53µm para d10, d50 e d90,
respectivamente.
Os resultados de caracterização física e mecânica do cimento estão apresentados na Tabela
3.1, sendo os mesmos realizados no Laboratório de Materiais de Construção da UEFS,
conforme NBR 5733 (ABNT, 1991) e NBR NM 23 (ABNT, 2001), respectivamente.
Tabela 3.1 - Caracterização do cimento.
Características e Propriedades Unidade Valores
experimentais
Resistência à Compressão
1 dia de idade MPa 19,10
3 dias de idade MPa 20,20
7 dias de idade MPa 34,10
28 dias de idade MPa 60,10
Massa Específica g/cm³ 3,04 (1) Precisão da balança de 0,01g. Fonte: Sousa (2011)
Os valores encontrados estão de acordo com os valores especificados pela NBR 5733 (ABNT,
1991).
3.1.2 Agregado miúdo
A areia utilizada é de granulação fina e proveniente do município de Alagoinhas, Bahia. Foi
caracterizada no Laboratório de Materiais de Construção da UEFS. Os ensaios de
caracterização realizados no agregado miúdo natural e os resultados obtidos estão
apresentados na Tabela 3.2
30
Tabela 3.2 - Caracterização da Areia
Características Norma Resultados
Dimensão Máxima Característica NBR NM 248
(ABNT, 2003) 2,4 mm
Módulo de Finura NBR NM 248
(ABNT, 2003) 1,93
Absorção de Água NBR NM 30
(ABNT, 2001) 0%
Massa específica
Aparente NBR NM 52
(ABNT, 2009)
2,67 kg/dm³
S.S.S 2,66 kg/dm³
Agregado Seco 2,66 kg/dm³
Teor de Material Pulverulento NBR NM 46
(ABNT, 2001) 1,65 %
Fonte: Oliveira (2012)
3.1.3 Resíduo Cerâmico (RC)
Processo de Moagem
Foi utilizado o mesmo RC do trabalho desenvolvido por Roque (2009). Os blocos cerâmicos
foram fornecidos pela Cerâmica Nordeste, situada no município de Feira de Santana-Ba. A
redução do tamanho do material cerâmico foi realizada em duas etapas: (1) cominuição
primária utilizando o britador de mandíbulas de 1 eixo - linha C, do fabricante Pricemaq,
conforme Figura 3.2 (a), onde o material foi britado. Em seguida, o mesmo foi peneirado na
peneira de malha 4,8mm. Na Figura 3.2 (b) encontra-se o resíduo passante na peneira de
malha 4,8 mm; (2) moagem secundária no moinho de bolas, modelo CT 242 (ver Figura 3.2
(c)). Por último, na Figura 3.2 (d), está apresentado o RC moído.
31
Figura 3.2: Etapas de moagem do resíduo cerâmico
(a) Britador de mandíbula
(b) Resíduo passante na peneira 4,8mm
(c) Moinho de bolas
(d) Resíduo cerâmico moído
Para o cálculo da quantidade de RC a ser utilizado na moagem utilizou-se os critérios
adotados por Ribeiro & Abrantes (2001) para moinho de bolas.
• Quantidade de corpos moedores
De acordo com Ribeiro & Abrantes (2001), para uma moagem em condições ótimas deve-se
utilizar entre 50 e 55% da capacidade líquida do moinho. Porém, essa ocupação de volume
não é efetiva já que há espaços vazios entre as bolas. Por esse motivo, utiliza-se 60%, ou seja,
0,6 de bolas em relação ao volume do moinho.
O cálculo da quantidade de bolas a usar num moinho foi obtida através da Equação 1.
� � � � �� � � � 0,60 Equação (1)
32
Sendo, P a massa de corpos moedores, em kg; db: peso específico das bolas, em kg/L; V:
volume útil do moinho, em L e p: taxa de ocupação das bolas (0,50 a 0,55). Para corpos
moedores esféricos e de alumina tem-se que o seu peso específico é de 3,6 kg/L.
Consequentemente, a massa de corpos moedores é igual a:
� � 1 � 3,6 � 0,50 � 0,60
� � �, �� ��
Para o cálculo da quantidade de corpos moedores foram considerados dois tamanhos de
esferas, sendo a esfera maior com massa unitária de 18,07 g e a esfera menor com massa
unitária de 3,56 g.
Quantidade de esferas grandes = 1080 g/ 18,07 g ≈ 60 esferas
Quantidade de esferas pequenas = 1080 g / 3,56 g ≈ 303 esferas
Para a moagem do RC foram utilizadas 60 esferas grandes. A Figura 3.3 mostra as esferas
utilizadas no presente estudo.
Figura 3.3 - Corpos moedores
Fonte: O Autor
• Quantidade de material a ser moído
De acordo com Ribeiro & Abrantes (2001) tem-se que 60% do volume total do recipiente é
ocupado por corpos moedores sendo que a taxa real de ocupação destas equivale a 50% desse
valor. Além disso, 15% são vazios, restando um percentual de 25% do volume útil para
preenchimento com RC. Portanto, a quantidade de RC foi de 655g, conforme calculado.
Vrc � 0,25 � V
33
Vrc � 0,25 x 1
��� � �, �� � ! ��� �"#
ρ � Prc / Vrc
Prc � 2,62 � 250
'�� � (�� )
A moagem foi realizada nos tempos de 15, 30, 60, 90 e 120 minutos. O objetivo da moagem
em diferentes tempos foi avaliar a eficiência do processo de moagem do RC através de análise
granulométrica, visando obter a granulometria mais fina com o menor gasto de energia.
Análise Granulométrica do RC
A análise granulométrica do RC moído foi obtida utilizando granulômetro a laser MasterSizer
2000 (ver Figura 3.4). Esse ensaio foi realizado no Laboratório de Estruturas (LABEST) da
COPEE/UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro, em água destilada, com agitação de
1500 rpm. O ultra-som permaneceu ligado durante todo o ensaio para garantir a dispersão do
material.
Figura 3.4 - Granulômetro a laser
Fonte: Fontes (2008)
As curvas granulométricas estão apresentadas a seguir na Figura 3.5
34
Figura 3.5 - Análise granulométrica do resíduo cerâmico moído
Fonte: Roque (2009)
De acordo com a análise granulométrica, pode-se perceber que a moagem não foi tão eficiente
a partir de 60 minutos até 120 minutos quanto dos 15 minutos até 60 minutos. De acordo com
Cordeiro (2006), este fato pode ser atribuído à aglomeração das partículas, com formação de
grumos e aderência do material nas bolas e carcaça do moinho, após longos períodos de
moagem. Tal comportamento foi observado para o tempo de 120 minutos de moagem, em que
sua granulometria ficou muito próxima do RC com 90 minutos de moagem.
A partir da análise granulométrica do RC para os tempos de moagem executados, foi
escolhido o tempo de 60 minutos de moagem para a produção das argamassas, por ser o
tempo que resulta numa granulometria mais fina com o menor gasto energético.
O RC moído por 60 minutos apresentou diâmetros de aproximadamente 1,7µm, 12,0µm e
50,0µm para d10, d50 e d90, respectivamente.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,1 1 10 100 1000
Pas
san
te (
%)
Diâmetro das partículas ( m)
RC15min
RC30min
RC60min
RC90min
RC120min
35
Massa Específica do RC
O ensaio de massa específica do resíduo cerâmico foi realizado de acordo com a NBR NM 23
(2001), que prescreve a determinação da massa específica do cimento Portland e outros
materiais em pó utilizando o frasco volumétrico de Le Chatelier. A massa específica é
definida como a razão entre a massa e o volume ocupado por determinado material. A massa
específica do RC obtida foi de 2,62g/cm³
Índice de Atividade Pozolânica com Cimento
O índice de atividade pozolânica com cimento Portland é um importante parâmetro para
a avaliação da reatividade de um material a ser empregado como aditivo mineral por simular
uma situação real de aplicação (CORDEIRO, 2006). A NBR 5752 (1992) estabelece o
emprego do índice de atividade pozolânica com cimento Portland, calculado através da
relação entre as resistências à compressão de argamassa com pozolana e argamassa composta
apenas por cimento, areia e água (referência), de acordo com a equação abaixo.
*+� � ,-./-.
0 � 100 1%3 Equação (2)
Onde:
IAP: índice de atividade pozolânica com cimento Portland;
fcp: resistência média à compressão, aos 28 dias, dos corpos-de-prova moldados com cimento
Portland e material pozolânico (substituição de 35% do volume de cimento);
fc: resistência média à compressão, aos 28 dias, dos corpos-de-prova moldados somente com
cimento Portland como material cimentíceo (referência).
O ensaio para determinação do índice de atividade pozolânica com cimento Portland foi
realizado para avaliar a pozolanicidade do RC moído para os tempos de 15, 60 e 120 minutos.
O resultado obtido pode ser verificado a seguir na Figura 3.6
36
Figura 3.6 - Índice de Atividade Pozolânica
Fonte: Roque (2009)
De acordo com a NBR 5752 (1992), admite-se que para que um material seja considerado
pozolânico ele deve possuir IAP ≥ 75%. O RC moído por 60 minutos obteve um índice de
95%, podendo ser, portanto, admitido como material pozolânico.
3.2 Produção das Argamassas
Foram produzidas argamassas contendo teores de RC moído por 60 minutos como substituto
parcial do cimento Portland para avaliação da densidade de massa, teor de ar incorporado,
consistência (Flow Table) e retenção de água. Para isso foram feitas substituições, em massa,
de 0% (referência), 10%, 20%, 30% e 40% de cimento Portland por RC nas argamassas com o
traço de 1:1,5:0,4 (cimento, areia e água, respectivamente). A nomenclatura adotada para as
misturas foi AREF (Argamassa de referência); ARC10% (Argamassa com 10% de RC como
substituto do cimento Portland); ARC20% (Argamassa com 20% de RC como substituto do
cimento Portland); ARC30% (- Argamassa com 30% de RC como substituto do cimento
Portland) e ARC40% (Argamassa com 40% de RC como substituto do cimento Portland). Na
Tabela 3.3 estão apresentados estão apresentados os traços e o consumo de materiais por m3
de argamassa.
91
95
87
60
65
70
75
80
85
90
95
100
15Minutos 60Minutos 120Minutos
IAP
(%
)
Tempo de Moagem
37
Tabela 3.3: Traço e consumo de materiais em kg/m3
Misturas Traço, em massa
Cimento:RC:areia:água Consumo de materiais (kg)
Cimento RC areia água
AREF 1:0:1,5:0,4 773,48 - 1.160,22 309,90
ARC10% 0,9:0,1:1,5:0,4 693,30 77,03 1.155,51 308,14
ARC20% 0,8:0,2:1,5:0,4 613,78 153,44 1.150,83 306,89
ARC30% 0,7:0,3:1,5:0,4 534,89 229,24 1.146,20 305,65
ARC40% 0,6:0,4:1,5:0,4 456,64 304,43 1.141,60 304,43 Fonte: O Autor
Os traços foram definidos de acordo com a fórmula para determinação do consumo de
cimento para 1m³. A qual leva em consideração as massas específicas de cada material
constituinte.
Para a produção das argamassas foi utilizada uma argamassadeira com capacidade útil de 5
litros. Inicialmente foi adicionada a água e então foi acionado o equipamento em velocidade
baixa adicionando o aglomerante num período de 30 segundos, depois foi adicionada a areia
ainda com o equipamento em velocidade baixa durante 30 segundos e então acionada a
velocidade alta por mais 30 segundos desligando então o aparelho para fazer a raspagem do
material aderido e deixar a argamassa em repouso coberta com pano úmido para evitar a troca
de umidade com o ambiente, este processo levou 90 segundos e por fim, ligou-se a
argamassadeira em velocidade alta por 60 segundos, totalizando 4 minutos de mistura. Após
este processo, foram realizados os ensaios de densidade de massa, teor de ar incorporado,
índice de consistência e retenção de água para a avaliação do comportamento no estado
fresco.
3.3 Propriedades no estado fresco
3.3.1 Densidade de Massa e Teor de Ar Aprisionado (teórico)
O ensaio de densidade de massa e teor de ar aprisionado foi realizado segundo as prescrições
da norma NBR 13278 (ABNT, 2005) e consiste na pesagem de uma amostra de argamassa
num recipiente cilíndrico com o volume de aproximadamente 400cm³. No presente foi
utilizado o recipiente ilustrado na Figura 3.7.
38
Figura 3.7- Recipiente cilíndrico para determinação da densidade de massa
Fonte: O Autor
O valor da densidade de massa é obtido, em kg/m³, a partir da Equação 3.
� � ,4.54678
0 � 1000 Equação (3)
Onde:
mc é a massa do recipiente cilíndrico contendo a argamassa de ensaio, em gramas;
mv é a massa do recipiente cilíndrico vazio, em gramas;
Vr é o volume do recipiente cilíndrico em centímetros cúbicos
O teor de ar aprisionado (A) é obtido através da Equação 3 e o resultado do ensaio é expresso em porcentagem.
+ � 100 ,1 9 ::;
0 Equação (4)
Onde:
d é o valor da densidade de massa da argamassa, em gramas por centímetro cúbico;
dt é o valor da densidade de massa teórica da argamassa, em gramas por centímetro cúbico, sem vazios, obtido através da Equação 5.
�< � = 4>=?>
@> Equação (5)
Onde:
mi é a massa seca de cada componente da mistura mais a massa da água
39
γi é a massa específica de cada componente da argamassa.
3.3.2 Teor de Ar Aprisionado
Foi realizado também o ensaio do teor de ar aprisionado através do método pressométrico, seguindo a
NBR NM 47 (ABNT, 2002). Tal método consiste na relação entre o volume de ar e a pressão aplicada
à temperatura constante. De acordo com Neville (1997), para a realização deste ensaio não é
necessário o conhecimento da proporção e das propriedades dos materiais constituintes da mistura,
pois é feita a leitura direta, em porcentagem de ar aprisionado, no aparelho do ensaio. O aparelho
utilizado no trabalho para a execução do ensaio através método pressométrico é mostrado a seguir na
Figura 3.8
.
Figura 3.8 – Medidor de ar
Fonte: O Autor
3.3.3 Consistência
O índice de consistência foi obtido através do ensaio normatizado na NBR 13276 (ABNT,
2005) que utiliza a mesa de consistência padrão (Flow Table). O ensaio consiste em moldar a
argamassa num tronco-cone de 12,5 cm de base inferior, 5cm de base superior e 6,5cm de
altura e girar a manivela do aparelho para aplicar 30 golpes no período de 30 segundos e em
seguida efetuar três medidas do diâmetro de espalhamento com um paquímetro (ver Figura
3.9)
40
Figura 3.9 – Mesa de consistência padrão
Fonte: O Autor
3.3.4 Retenção de Água
A Norma NBR 13277 (ABNT, 2005), descreve o procedimento para o ensaio de determinação
da capacidade de retenção de água. O método consiste em moldar um volume de argamassa
no funil de Buchner modificado e aplicar uma pressão de sucção com uma bomba a vácuo
equivalente a 51mmHg durante 15 minutos, verifica-se então a quantidade de água que foi
sugada da argamassa e assim, tem-se a capacidade de retenção da argamassa. A aparelhagem
necessária para execução do ensaio é mostrada na Figura 3.10.
Figura 3.10- Aparelhagem para ensaio de retenção de água
Fonte: O Autor
41
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
4.1 Densidade de Massa
Os resultados obtidos no ensaio de densidade de massa são apresentados na Figura 4.1
Figura 4.1 - Densidade de massa
Fonte: O Autor
Para o teor de substituição de 10% não houve alteração na densidade de massa, para os teores
de substituição maiores, houve uma redução gradativa neste parâmetro, sendo que a ARC40%
obteve uma densidade de massa que corresponde a 99,77% do valor do obtido pela AREF,
significando uma redução de 0,23%. O que é uma redução inexpressiva como pode ser
observado na Figura 4.2.
Figura 4.2 - Relação entre a densidade de massa das argamassas contendo RC e a de referência
Fonte: O Autor
2165 2165 2164 2162 2160
AREF ARC10% ARC20% ARC30% ARC40%
De
nsi
dad
e (
kg/m
³)
Amostra
100,00 99,95 99,86 99,77
ARC10% ARC20% ARC30% ARC40%
De
nsi
dad
e d
e M
assa
(%
)
Amostra
42
É de consenso entre diversos autores que a incorporação de aditivos minerais finamente
moídos provoca uma melhora na compacidade das argamassas devido ao preenchimento de
vazios pelas partículas muito finas. Como observado nos resultados dos ensaios, a redução da
densidade de massa das amostras contendo resíduo cerâmico não foi expressiva. Isto pode ser
explicado devido ao fato do RC apresentar elevada finura e possuir uma massa específica
13,82% menor que a do cimento Portland. Devido a sua finura e granulometria mais contínua,
o resíduo cerâmico promoveu uma melhor compacidade às misturas, ocupando os espaços
vazios da argamassa, reduzindo o índice de vazios, porém essa melhora na compacidade não
foi suficiente para provocar um aumento na densidade de massa por causa da menor massa
específica do resíduo em relação ao cimento.
4.2 Teor de Ar Aprisionado
Os resultados obtidos para o teor de ar aprisionado através da NBR 13278 (teor de ar
calculado) e NM 47 (ABNT, 2002) são apresentados a seguir na Figura 4.3
Figura 4.3 - Valores do teor de ar aprisionado, calculados pela NBR 13278 e os medidos pelo ensaio pressométrico
Fonte: O Autor
Os ensaios mostraram reduções de 5% e 15% nos valores do teor de ar aprisionado das
amostras ARC20% e ARC40%, respectivamente, com relação a argamassa de referência no
3 3 3 3 3
2,0 2,0 1,91,7 1,7
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
AREF ARC10% ARC20% ARC30% ARC40%
% d
e A
r A
pri
sio
nad
o
Amostra
NBR 13278 Ensaio Pressométrico
43
método do ensaio pressiométrico. Para os valores obtidos através da NBR 13278, não houve
alteração no teor de ar aprisionado das argamassas.
De acordo com Mehta & Monteiro (2008) e Neville (1997), o volume de ar incorporado
diminui com o excesso de partículas muito finas, pois estas preenchem os espaços vazios
entre os grãos, promovendo uma maior compacidade à mistura. O RC, devido a sua finura e
granulometria mais contínua, provocou um melhor empacotamento às misturas, levando a
uma redução do teor de ar incorporado.
4.3 Índice de Consistência
A seguir são apresentados os resultados dos ensaios de índice de consistência (IC), realizados
de acordo com a NBR 13276.
Figura 4.4- Índice de Consistência (flow table)
Fonte: O Autor
Pode-se observar que há uma redução gradativa do IC com o aumento do teor de RC. Sendo
que a ARC40% apresentou uma redução de 27,43% como pode ser observado a seguir na
Figura 4.5
319,0
293,0
268,0
250,5
231,5
AREF ARC10% ARC20% ARC30% ARC40%
Esp
alh
ame
nto
(m
m)
Amostra
44
Figura 4.5 - Relação entre o IC das argamassas contendo RC e o de referência
Fonte: O Autor
Segundo Gonçalves (2005), quando maior a área específica dos sólidos envolvidos, por
unidade de volume, maior será a quantidade de pasta necessária para envolver os grãos e
promover o deslizamento entre eles. O autor diz ainda que misturas contendo sólidos mais
finos requerem uma maior quantidade de água para alcançar determinada trabalhabilidade.
A redução do índice de consistência pode ser explicada devido à finura do RC que demanda
uma quantidade maior de água para molhar a superfície, a absorção de água do grão e
aglutinação dos grãos. Deste modo, a quantidade de água disponível para promover o
deslizamento das partículas diminuiu, bem como a aglutinação prejudicou o efeito de
rolamento dos grãos, reduzindo o índice de consistência.
Gonçalves (2005), em seu trabalho, utilizou metacaolinita e resíduo cerâmico para produção
de argamassas, o aumento do teor de RC nas argamassas levou a uma redução do índice de
consistência e o autor necessitou utilizar superplastificante nas misturas contendo 20% a 40%
de RC em substituição ao cimento.
4.4 Capacidade de Retenção de Água
Os resultados dos ensaios de retenção de água são apresentados a seguir.
91,85
84,01
78,53
72,57
ARC10% ARC20% ARC30% ARC40%
Índ
ice
de
Co
nsi
stê
nci
a (%
)
Amostra
45
Figura 4.6- Retenção de Água
Fonte: O Autor
Os resultados mostram que há um aumento na capacidade de retenção de água com o aumento
da quantidade de RC. Segundo Gomes (2008) a retenção de água pela argamassa depende
acentuadamente da capacidade de aprisionamento do líquido pelas partículas finas com
elevada superfície específica. O autor explica ainda que deslocamento de um líquido em um
meio granular é função da finura destas partículas e, conseqüentemente, de sua superfície
específica.
O RC possui uma grande superfície específica devido a sua finura. Deste modo há um
aumento da quantidade de água necessária para envolver a superfície de todos os grãos, em
conseqüência há uma maior dificuldade de se retirar esta água da argamassa, refletindo numa
maior capacidade de retenção de água.
O aumento da capacidade de retenção de água é um aspecto positivo, pois reduz a perda de
água que foi adicionada para promover a hidratação do cimento e conferir trabalhabilidade à
mistura, diminuindo a retração plástica. Além disso, a perda de água das argamassas gera um
problema relacionado aos vazios que a mesma deixa ao sair, deixando a argamassa mais
porosa e mais propensa à fissuração térmica. Podendo também ocorrer a formação de vazios
capilares, que são os vazios deixados no caminho que a água percorre para sair da argamassa
e que são altamente prejudiciais para as argamassas tanto a respeito do desempenho, quanto
da durabilidade.
81,0
89,0
93,0
95,096,0
AREF ARC10% ARC20% ARC30% ARC40%
Ra
(%)
Amostra
46
Alcântara & Nóbrega (2011), utilizando resíduo da indústria cerâmica de Caruaru-PE como
substituto parcial de agregado miúdo em argamassas nos teores, em massa, de 10%, 15%,
20% e 30%, verificaram que houve um aumento gradativo na capacidade de retenção de água
com o aumento do teor de resíduo. A mistura de referência apresentou capacidade de retenção
de água de 88% e a mistura com 30% de resíduo apresentou 93% de capacidade de retenção
de água.
47
5 CONCLUSÕES
A partir da avaliação dos resultados dos ensaios realizados, verificou-se que a utilização de
RC como substituto parcial do cimento Portland não provocou alterações expressivas na
densidade de massa das misturas. Pode-se perceber que ocorreram melhorias no
comportamento das argamassas com relação à retenção de água e ao teor de ar incorporado.
Por outro lado, houve uma redução do índice de consistência com o aumento do teor de
substituição. Deste modo, o uso de RC como substituto parcial do cimento Portland pode
proporcionar melhorias no desempenho das argamassas, podendo então ser visto como uma
alternativa para reaproveitamento de resíduos sólidos na construção civil.
A utilização de resíduos sólidos na construção civil pode ser visto como uma ferramenta
atrativa para contribuição com o desenvolvimento tecnológico na construção civil, bem como
para a preservação ambiental, pois evita a deposição destes resíduos, de forma inadequada, no
meio ambiente além de contribuir para a redução da emissão de CO2 na atmosfera.
48
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